STUDI SEDIMENTASI DI BENDUNG NAMU SIRA-SIRA DAN KAITANNYA TERHADAP TINGGI MERCU BENDUNG

Transkripsi

1 STUDI SEDIMENTASI DI BENDUNG NAMU SIRA-SIRA DAN KAITANNYA TERHADAP TINGGI MERCU BENDUNG TUGAS AKHIR Disusun Oleh : ELIS SUSIANTY BIDANG STUDI TEKNIK SUMBER DAYA AIR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015

2 ABSTRAK Pemanfaatan bendung sebagai sarana irigasi merupakan hal penunjang yang vital dalam sistem pengelolaan lahan. Dalam prosesnya, banyak permasalahan timbul yang dapat mengganggu kelancaran dan fungsi dari bendung itu sendiri, yakni proses sedimentasi endapan pada bendung. Penulis mencoba menganalisis proses sedimentasi yang terjadi pada bendung Namu Sira-sira dan akibat yang ditimbulkan terhadap efektifitas daya guna bendung dan juga usia pemakaian bendung. Metode yang digunakan untuk menghitung muatan sedimen adalah metode Enguland Hansen dan metode pengukuran langsung di lapangan. Untuk analisa distribusi butiran sedimen dilakukan penelitian di Laboratorium Mekanika Tanah Departemen Teknik Sipil serta untuk pengukuran di lapangan data diambil langsung dengan menggunakan waterpass serta perhitungannya menggunakan autocad. Dari perhitungan yang dilakukan, didapat hasil bahwa pertumbuhan laju sedimen yang tertinggi pertahunnya adalah sebesar 7.754,7 m 3 selama 22 tahun. Sehingga bila tidak mengalami perubahan maka tampungan mati (dead storage) bendung akan penuh dalam 4 tahun kedepan. Jika dead storge penuh, maka bendung tidak dapat berfungsi dengan baik dimana bendung yang seharusnya dapat menyimpan (menahan) volume air menjadi tidak dapat menampung volume air sesuai fungsinya. Selanjutnya akan terjadi kekeringan dimusim kemarau dan kebanjiran pada musim hujan, karena volume air yang seharusnya dibendung telah digantikan oleh volume sedimen yang mengendap dihulu mercu bendung. Kata Kunci : Bendungan, Sediment, Mercu Bendung

3 KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan yang Maha Kuasa atas segala berkat dan karunia-nya, sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun judul dari tugas akhir ini adalah Studi Sedimentasi di Bendung Namu Sira-Sira dan Kaitannya Terhadap Tinggi Mercu Bendung Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata I (S1) di Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Saya menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak. Ucapan terima kasih saya ucapkan kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU. 2. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU. 3. Bapak Dr. Ir. Ahmad Perwira Mulia, M.Sc. dan Bapak Ivan Indrawan, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing yang telah berkenan meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk membantu, membimbing dan mengarahkan saya hingga selesainya tugas akhir ini. 4. Bapak Ir. Alferido Malik dan Bapak Ir. Terunajaya, M.Sc., selaku dosen pembanding/ penguji yang telah memberikan kritikan dan nasehat yang membangun dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Bapak/ Ibu Dosen Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil USU. 6. Ayahanda Wilianer Sinaga yang selalu mengamatiku dari atas sana. 7. Ibunda Anita Manalu dan keluarga yang selalu mendukung saya dalam doa, membimbing dan memotivasi saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 8. Daniel Sembiring yang membantu selama pengerjaan Tugas Akhir ini. 9. Semua sahabat-sahabatku stambuk 2008, Ivan, David bebek, Rahmat lae, Iknu Syifa, Indra Coy, Pak Ozy, abang kakak stambuk 2007 serta adik-adik stambuk 2011 dan 2010 yang telah memberikan dukungan dalam pengerjaan tugas akhir.

4 10. Kepada Rosi, Bebah, Isfa, Berkat, Lolly yang tak jemu-jemu menanyakan tanggal Sidang saya, sehingga memotivasi saya untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. 11. Kepada Tulang W. Purba dan Nantulang B. Saragi yang sangat mendukung dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 12. Seluruh staff pegawai di Badan Wilayah Sungai II, yang telah memberikan bantuan dan kemudahan dalam pengambilan data. 13. Seluruh staff pegawai PT Hutama Karya yang juga mendukung dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 14. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil dan Fakultas Teknik yang telah memberikan bantuan dalam penyelesaian administrasi. Semoga Tuhan membalas dan melimpahkan berkat dan karuni-nya kepada kita semua dan atas dukungannya saya ucapkan terima kasih. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Juli 2015 Hormat Saya, Elis Susianty Sinaga

5 DAFTAR ISI ABSTRAK KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR NOTASI... DAFTAR LAMPIRAN... BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Pembatasan Masalah Manfaat Penelitian... BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Uraian Umum Analisa Hidrologi Erosi Sedimentasi Sedimentasi Sifat-sifat Sedimen...

6 2.4.3 Ukuran Partikel Sedimen Klasifikasi Tanah Menurut USDA Berat Spesifik Partikel Sedimen Rapat Massa, Berat Jenis dan Rapat Relatif Kecepatan Endap Pergerakan Sedimen Pengukuran Distribusi Ukuran Distribusi Ukuran Partikel Kecepatan Jatuh Bed Form dan Flow Resistence Bed Form Angkutan Sedimen Formula Angkutan Sedimen untuk Muatan Melayang Metode Lane And Kalinske Metode Einstein Metode Seksi Hidrometri (1985) Tampungan Sedimen Bendung Daerah Aliran Sungai (DAS) Elevasi Mercu Bendung Perhitungan Muka Air Banjir di atas Mercu Bendung Tekanan Lumpur... BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian Pengumpulan Data...

7 3.3 Metode Diagram Alir... BAB IV ANALISA DATA 4.1 Analisa Sedimen Analisa Butiran Sedimen Perhitungan Fall Velocity Perhitungan Sedimen Dengan Metode Yang Volume Sedimen Dengan Hasil Pengukuran di Lapangan Perhitungan Volume Sedimen dengan Metode Enguland Hansen Perbandingan Muatan Sedimen Metode Enguland Hansen dan Berdasarkan Pengukuran Langsung di lapangan... BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran...

8 DAFTAR GAMBAR Gambar Uraian 2.1 Siklus Pendek 2.2 Siklus Sedang 2.3 Siklus Panjang 2.4 Skema Persamaan USLE 2.5 Tanah Entisol 2.6 Tanah Vertisol 2.7 Tanah Inceptisol 2.8 Tanah Aridisol 2.9 Tanah Mollisol 2.10 Tanah Spodosol 2.11 Tanah Alfisol 2.12 Tanah Ultisol 2.13 Tanah Oxisol 2.14 Tanah Histosol 2.15 Pengaruh Waktu Konsolidasi Terhadap Rapat Massa Endapan 2.16 Kecepatan Endapan Butir Kwars aberbentuk Bola 2.17 Satu Set Ayakan

9 2.18 Distribusi Ukuran Butiran 2.19 KurvaDistribusiUkuranButiran 2.20 Grafik Fall Velocity 2.21 SkemaAngkutanSedimen (Sediment Transport) 2.22 Hubungan Antara P L dan ω/u * 2.23 Faktor koreksi pada distribusi kecepatan logaritmik 2.24 Fungsi I 1 pada A untuk harga Z yang berbeda 2.25 Fungsi I 2 pada A untuk harga Z yang berbeda 3.1 Peta Lokasi Bendung Namu Sira-Sira 3.2 Diagram Alir 4.1 Gambar Skecth Endapan

10 DAFTAR TABEL Tabel Uraian 2.1 Klasifikasi Ukuran Butir dan Sedimen 2.2 Berat Jenis Tanah 2.3 Diameter Ayakan 4.1 Analisa Perbandingan Ukuran Sedimen yang Tidak Simetris 4.2 Viskositas Air 4.3 Volume Sedimen di hulu mercu bendung

11 DAFTAR NOTASI A =erosi (ton/ha) γγ s = berat jenis sedimen (gr/cm 3 ) γγ = berat jenis air (gr/cm 3 ) g = gravitasi (m/s 2 ) d = diameter sedimen (mm) νν = kinematic viscositas (m 2 /s) R = erosivitas curah hujan tahunan rata-rata (mm) ττ 0 = tegangan geser (kg/m 2 ) D 84 = diameter sedimen 84% dari material dasar d 50 = diameter sedimen 50% dari material dasar d 16 = diameter sedimen 16% dari material dasar K =indeks erodibilitas tanah V = kecepatan aliran (m/s) S = kemiringan sungai LS =indeks panjang dan kemiringan lereng L = panjang lereng (m) S = kemiringan lereng (%)

12 A = Luas penampang sungai (m 2 ) P = Keliling basah (m) R = jari-jari hidrolis (m) Q s =jumlah angkutan sedimen (kg/s/m) D = kedalaman sungai (m) W = lebar sungai (m) ωω = kecepatan jatuh (fall velocity) (m/s) n = koefisien kekasaran manning D g = diameter rerata geometri (mm) σ g = standar deviasi geometri (mm) G = koefisien gradasi α φ = nilai skewness (mm) M dφ = diameter rata-rata (mm) Φ = nilai phi (mm)

13 DAFTAR LAMPIRAN Volume Sedimentasi di hulu mercu bendung (potongan melintang) Gambar Mercu bendung dan peta jaringan Foto dokumentasi